基于FW-H方程,对离心风机进行气动声学理论分析,结合噪声测试方法,对某雷达天线系统进行噪声试验研究分析。测试数据表明,噪声和振动加速度频谱图分布较为接近,噪声振动能量峰值频率均为离心风机叶片基频的倍频,即雷达天线系统噪声主要来源于离心风机的气动噪声。通过改变均热板上翅片与风机叶片边缘的间距和调节风机转速,对单个离心风机开展噪声试验研究。由实验结果可知,随着间距增大,其噪声值降低,且噪声能量逐渐集中分布在低频区域;离心风机噪声值随着其转速增大而增加,不同工况下离心风机噪声能量均在其叶片基频的二倍频处最大。噪声试验获得的不同工况下离心风机噪声云图可为雷达天线系统均热板的结构优化设计提供试验和理论依据。

为研究水平转弯状态的旋翼气动噪声特性,基于Camrad II计算得到的旋翼非定常气动载荷,采用Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H)方程计算了旋翼气动噪声特性。在相同转弯半径下计算分析了前进比对旋翼气动力和噪声的影响;同时基于二级声辐射模型开展了地面声场计算。计算结果表明旋翼拉力和桨涡干扰会对旋翼噪声产生影响,在某些工况下都可能起主导作用;合理地选择转弯状态可以降低旋翼噪声水平。当转弯半径为40 R时,左转弯状态最佳前进比为0.25,右转弯状态最佳前进比为0.2;不同前进比对应的最大地面等效连续声级差异能够达到7 dB。

基于紧致源模型和FW-H方程,建立了一个旋翼气动噪声快速计算模型。其中,采用三维网格对桨叶外形进行精确描述,并结合Farassat 1A公式中的厚度噪声计算公式,以准确计算旋翼桨叶厚度噪声;载荷噪声计算方面,则采用Camrad Ⅱ进行旋翼非定常载荷的计算,并结合Farassat 1A公式的载荷噪声计算公式进行计算;最后将厚度噪声和载荷噪声进行时域叠加来计算旋翼的总噪声。在此基础上,与基于CFD/FW-H方程的旋翼噪声模型进行了计算对比,结果表明本文方法计算效率远高于CFD/FW-H模型,且在总噪声主要传播方向上,悬停状态下的差值在0.6dB以内,前飞状态下差值在1.0dB以内,具有较好的可靠性,能够用于旋翼噪声的快速评估。

为了研究复燃对火箭发动机射流声场的影响,建立了一个可以计算火箭发动机射流复燃流场和声学特性的模型:采用DES湍流模型模拟湍流流动;有限速率化学反应模型模拟固体火箭冲压发动机射流的复燃;以基于FW-H方程的声类比方法分析了分析射流噪声。以2个典型算例进行了验证性模拟计算,并与文献中计算结果进行了对比,表明本文所采用的算法在计算射流流场二次燃烧和噪声预测的可靠性。分析了冻结流和化学非平衡流两种工况下的流场特性和声学特性。计算结果表明:当考虑燃烧时,在整体上总声压级有所增大,特别是在角度为0~30°方向上有所增加,相差最大可达6dB。